[科普中國]-機載多普勒雷達

基本概念

機載多普勒雷達，裝在航空器上，利用多普勒效應(yīng)探測運動目標(biāo)的脈沖雷達。與簡單脈沖雷達相比，不僅能測定目標(biāo)位置，還能根據(jù)多普勒頻移來識別運動目標(biāo)和測定目標(biāo)速度。從雜波中探測運動目標(biāo)的能力強，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高。常用于機載預(yù)警、機載火控、低空防御、導(dǎo)彈制導(dǎo)、氣象探測等。1

機載多普勒天氣雷達多普勒天氣雷達探測資料具有很高的時空分辨率，在強對流天氣精細結(jié)構(gòu)研究及臨近預(yù)報中發(fā)揮著重要作用。但地基雷達只能探測進入其觀測區(qū)的天氣系統(tǒng)，即使雷達聯(lián)網(wǎng)也只能觀測探測網(wǎng)內(nèi)的系統(tǒng)。機載和星載大氣探測設(shè)備由于靈活機動，可以彌補地基設(shè)備的缺陷。由于機載多普勒天氣雷達可以對天氣系統(tǒng)進行靈活的觀測，國外從20世紀70年代就開始研制機載多普勒雷達系統(tǒng)；隨后，機載雷達得到廣泛應(yīng)用，提高了對災(zāi)害性天氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認識。

目前，應(yīng)用較廣泛的機載多普勒天氣雷達系統(tǒng)有4套：WP-3D機載尾翼單波束垂直掃描多普勒雷達（簡稱P-3雷達）、機載尾翼雙波束雷達（ElectraDoppler Radar / Analyses Stereoscopic par ImpulsionsAeroporte， ELDORA / ASTRAIA）、ER-2多普勒雷達（EarthResources-2 DopplerRadar，EDOP）和雙偏振云雷達（WyomingCloudRadar，WCR）。這些雷達根據(jù)掃描策略分為2類，一類雷達可進行準雙多普勒雷達體掃（P-3和ELDORA雷達）；另一類雷達只能進行定向掃描，獲取一個準平面內(nèi)的探測數(shù)據(jù)（EDOP和WCR雷達）。2

抗干擾措施脈沖多普勒雷達以其卓越的雜波抑制性能受到世人矚目?，F(xiàn)代飛行器性能的改進和導(dǎo)航手段的加強，使其能在低空和超低空飛行，因此防御低空入侵已成重要問題，由此要求機載雷達，包括預(yù)警機雷達和機載火控雷達具有下視能力，即要求能在強的地雜波背景中發(fā)現(xiàn)微弱的目標(biāo)信號，所以現(xiàn)代的預(yù)警機雷達和機載火控雷達皆采用PD體制。這種雷達除了能有效抑制地雜波外，亦具有良好的抗消極干擾能力和抗積極干擾能力。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電子戰(zhàn)是克敵致勝的重要手段，因此受到高度重視。電子戰(zhàn)包括對立的兩個內(nèi)容：電子干擾和電子反干擾，二者是矛與盾的關(guān)系。3

機載多普勒雷達可能遇到的有源干擾有：連續(xù)噪聲干擾、速度拖引干擾、距離拖引干擾和角度欺騙干擾?？赡苡龅降臒o源干擾有：人為投放的箔條、氣象雜波和地雜波。

頻率捷變抗噪聲干擾應(yīng)該說頻率捷變是抗有源噪聲干擾行之有效的手段，它能在寬的頻帶內(nèi)快速改變雷達工作頻率，這樣就迫使干擾機的頻帶加寬，因而使干擾機的功率密度下降，干擾的有效性下降。干擾功率密度下降的倍數(shù)，等于雷達捷變頻帶寬與雷達工作瞬時帶寬的比值。根據(jù)噪聲干擾電平?jīng)Q定跳頻，以偽隨機編碼進行，干擾噪聲功率在頻帶上分布是不均勻的，頻率捷變使雷達工作在干擾功率電平薄弱的地方。

機載多普勒雷達若工作在相參積累狀態(tài)，則頻率捷變不是在脈間進行，而是在幀間進行。3

比較多普勒頻率與距離變化率抗距離欺騙干擾距離欺騙干擾一般為距離拖引，是一項針對雷達距離自動跟蹤應(yīng)答式干擾的技術(shù)。它的干擾過程是接收到雷達信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)出一個強的干擾信號，占據(jù)雷達跟蹤距離門，轉(zhuǎn)發(fā)信號在時間上的延遲按脈沖逐一改變，將跟蹤距離門拖離目標(biāo)。時間延遲的改變可以是線性的，也可是拋物線型的，最后關(guān)掉干擾機，由于失去信號，雷達中斷跟蹤，進入重新搜索過程。對抗的措施可采用多普勒頻率與距離變化率比較的辦法。3

比較距離變化率與多普勒頻率抗速度拖引干擾這是一個與距離拖引完全類似的一種干擾方式，只不過是由距離改變變?yōu)樗俣雀淖?，即開始時干擾的頻率與目標(biāo)信號的多普勒頻率相同，但信號很強，占據(jù)速度門，再逐漸改變頻率，將跟蹤的速度門拖離目標(biāo)。與上述類似，采用距離變化率與多普勒頻率比較的辦法抗速度拖引干擾。3